流体力学综合实验装置说明书
综合流体力学实验装置说明书
化工流动过程综合实验装置(单泵)说明书天津大学化工基础实验中心2011．10一、实验装置功能特点介绍：本实验装置将流体阻力实验、离心泵性能实验、流量计性能实验有机结合在一起，是一套多功能实验装置。
可用于化工教学实验。
通过实验，可以练习光滑直管、粗糙直管的阻力系数与雷诺准数的测量方法，并能绘制关系曲线；学习几种压差测量方法，加深对流体流动阻力概念的理解；同时可以让学生了解离心泵的结构、操作方法，掌握离心泵特性曲线测定方法，掌握离心泵管路特性曲线测定方法，并能绘制相应曲线，加深对离心泵性能的理解；了解各种流量计（节流式、转子、涡轮）的结构、性能及特点，掌握其使用方法；掌握节流式流量计标定方法，会测定并绘制文丘里流量计流量标定曲线（流量-压差关系）与流量系数和雷诺数之间的关系（Re 0 C 关系）。
二、实验设备主要技术参数： 1．流体阻力部分： （1）被测直管段：光滑管: 管径d-0.008 (m) 管长L-1.708 (m) 材料不锈钢粗糙管: 管径d-0.01 (m) 管长L-1.713(m) 材料不锈钢 （2）玻璃转子流量计：型 号 测量范围 精度 LZB —25 100~1000（L/h ） 1.5 LZB —10 10~100（L/h ） 2.5（3）压差传感器： 型号LXWY 测量范围200 KPa （4）数字显示仪表：宇电数字显示仪表测量参数名称 仪表名称 数量温度 AI-501B 1 压差 AI-501BV24 1 流量 AI-501BV24 1 功率 AI-501B 1（5）离心泵：型号WB70/055 2. 流量计性能部分：流量测量：文丘里流量计 文丘里喉径0.020m实验管路管径：0.043m，3．离心泵性能部分；（1）离心泵：型号WB70/055 电机效率60%；（2）真空表：用于泵吸入口真空度的测量测量范围0.1-0MPa 精度1.5级,=0.028m真空表测压位置管内径d1（3）压力表：用于泵出口压力的测量测量范围0-0.25MPa 精度1.5级=0.042m压强表测压位置管内径d2（4）流量计：涡轮流量计精度0.5级；（5）两测压口之间距离：真空表与压强表测压口之间的垂直距离h=0.43m4．管路特性部分：变频器：型号N2-401-H 规格：（0-50）Hz三、实验装置流程图及基本情况简介1.实验装置流程示意图见图一图一流动过程综合实验流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表； 4-出口压力表； 5、16-缓冲罐； 6、14-测局部阻力近端阀； 7、15-测局部阻力远端阀； 8、17-粗糙管测压阀； 9、21-光滑管测压阀； 10-局部阻力阀； 11-文丘里流量计（孔板流量计）； 12-压力传感器； 13-涡流流量计； 18、32-阀门； 20-粗糙管阀； 22-小转子流量计；23-大转子流量计； 24阀门； 25-水箱放水阀； 26-倒U型管放空阀； 27- 倒U型管； 28、30-倒U型管排水阀； 29、31-倒U型管平衡阀2.实验装置仪表面板图见图二（1）流体阻力测量：水泵2将储水槽1中的水抽出，送入实验系统，经玻璃转子流量计22、23测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动阻力，经回流管流回储水槽1。
流体力学实验指导书
《流体力学》实验指导书目录实验装置简介及实验安排…………………………………………………… 1-2 实验一：伯努利方程验证实验………………………………………………… 3-8 实验二：雷诺实验…………………………………………………………… 9-12实验装置简介及实验安排实验装置：流体力学综合实验台是一个多功能实验装置，用此实验台可进行伯努利方程（能量方程）验证实验、雷诺实验、沿程阻力测定实验、局部阻力测定实验、毕托管测速实验和文丘里流量计实验等多个流体力学实验。
实验装置如图1-1所示。
1—供水箱，水泵；2—实验桌；3—层流测针；4—恒压水箱；5—彩色墨水罐；6—差压板；7—沿程阻力实验管；8—局部阻力实验管；9—伯努利实验管；10—雷诺实验管；11—伯努利差压板；12—毕托管；13—计量水箱；14—回水管。
图1-1 多功能流体力学综合实验台针对轮机工程专业36学时或32学时的流体力学课程，我们开设两个实验，即伯努利方程验证实验和雷诺实验。
在雷诺实验中，学生可以借助该实验装置观察层流和湍流（紊流）特征以及它们之间的转换特征，掌握测定临界雷诺数Re 的方法。
在伯努利方程实验中，学生可以借助该实验装置验证总流的伯努利方程，观察流体流动过程中的能量守恒关系，同时可以掌握流速、流量和压强等要素的实验量测技能。
实验学时分配：实验一：伯努利方程验证实验 2学时实验二：雷诺实验 2学时实验分组：每个实验7-8人一组，每个自然班分成四组。
实验一：伯努利方程验证实验一、实验目的1．掌握伯努利方程式中各项的物理意义及它们之间的转换关系； 2．验证流体总流的能量方程；3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技术； 4．学习使用测压管、总压管测水头的实验技能及绘制水头线的方法。
二、实验原理1．伯努利方程（能量方程）在伯努利实验管路中沿水流方向取n 个过流断面。
在动能修正系数α近似取为1的情况下，可以列出进口断面（1）至任一断面（i ）的能量方程式（i = 2，3，……，n )i ,i i i h gv p z g v p z -+++=++1f 2211122γγ （1）式中，z 、γp 和gv 22分别为位置水头（位头）、压力水头（压头）和速度水头（动头），单位为m （水柱）；i ,h -1f 为从过流断面1到断面n 的水头损失，单位也是m （水柱）。
流体力学实验指导书
篇一：流体力学实验指导书1流体力学（水力学）实验指导书黎强张永东编西南大学工程技术学院建筑系二零零八年九月流体力学综合实验台简介流体力学综合实验台为多用途实验装置，其结构示意图如图1所示。
图1 流体力学综合试验台结构示意图1.储水箱2.上、回水管3.电源插座4.恒压水箱5.墨盒6.实验管段组7.支架8.计量水箱9.回水管 10.实验桌利用这种实验台可进行下列实验：一、雷诺实验；二、能量方程实验；三、管路阻力实验；1．沿层阻力实验2．局部阻力实验；四、孔板流量计流量系数和文丘里流量系数的测定方法；五、皮托管测流速和流量的方法。
一、雷诺实验1．实验目的（1）观察流体在管道中的流动状态；（2）测定几种状态下的雷诺数；（3）了解流态与雷诺数的关系。
2．实验装置本实验的实验装置为：（1）流体力学综合实验台；（2）雷诺实验台。
在流体力学综合实验台中，雷诺实验涉及的部分有高位水箱、雷诺数实验管、阀门、伯努力方程实验管道、颜料水（蓝墨水）盒及其控制阀门、上水阀、出水阀，水泵和计量水箱等，秒表及温度计自备。
雷诺实验台部件种类同综合实验台雷诺实验部分。
3．实验前准备（1）、将实验台的各个阀门置于关闭状态。
开启水泵，全开上水阀门，把水箱注满水，再调节上水阀门，使水箱的水有少量溢流，并保持水位不变。
（2）、用温度计测量水温。
4．实验方法（1）、观察状态打开颜料水控制阀，使颜料水从注入针流出，颜料水和雷诺实验管中的水迅速混合成均匀的淡颜色水，此时雷诺实验管中的流动状态为紊流；随着出水阀门的不断的关小，颜料水与雷诺实验管中的水渗混程度逐渐减弱，直至颜料水与雷诺实验管中形成一条清晰的线流，此时雷诺实验管中的流动为层流。
（2）测定几种状态下的雷诺系数全开出水阀门，然后在逐渐关闭出水阀门，直至能开始保持雷诺实验管内的颜料水流动状态为层流状态。
按照从小流量到大流量的顺序进行实验，在每一个状态下测量体积流量和水温，并求出相应的雷诺数。
流体力学实验指导书
《流体力学实验指导书》一、电液比例综合测试实验台简介该实验台是根据《液压气动传动》通用教材设计而成，集可编程控制器和数据转换卡、液压元件模块为一体，除可进行常规的液压基本控制回路实验外，还可进行液压，组合应用实验及液压技术课程设计，元件的性能测试。
实验台配置了完备的各种类型传感器，包括压力传感器、流量传感器、转速传感器、功率传感器、位移传感器等，以满足各项实验参数测试的需要。
实验台是采用快速拼装结构，实验人员可根据实验项目原理图，选用相应的液压元件快速组成液压实验回路，通过电磁换向阀动作的控制和相关液压阀的调节进行实验。
实验台计算机测试控制系统实现实验参数（压力、流量、转速、功率、位移等）的自动数据检测、自动处理计算和存储等，还能实现回路电磁阀的自动控制，提高了实验台操作的自动化和智能化水平。
实验台可以同时进行16路实验数据的采集和8个二位电磁阀的控制。
1、性能与特点1、实验台采用台式结构，便利于多名学生的安装、测试。
2、操作平台面积大，可集成多个子系统。
3、阀体固定安装在操作平台上，管路连接采用快速接头，在背面连接，保证正面整洁。
4、实验用管件采用金属线，耐压胶管，压力可达到31.5Mpa。
5、测试方法实用、可靠。
实验装置由实验台架、液压泵站、电气测控单元等几部分组成。
3、液压站原理操作面板分布图A1.仪表数显区， A2.比例放大器与检测区，A3.PLC控制区， A4.传感器接口与手动控制区，A5.基础实验行程控制区， A6.液压站控制区。
5、数显区：功率表--—--定量叶片泵的实时功率。
转速表--—--定量叶片泵的实时转速。
流量表——--流过流量传感器的实时流量。
图A1 数显区分布图1、功率数显表；2、转速数显表；3、流量数显表；6.液压站控制区主系统控制区——定、变量泵的启动与停止，液压系统的供压与卸荷，冷却与加热以及总停的控制。
实验时先确定总停按钮为开启状态，即顺时钟旋转一定角度，自动升起为开。
流体输送综合实训装置说明书.
4．了解离心泵结构、工作原理及性能参数，会离心泵特性曲线测定及离心泵最佳工作点确定；掌握正确使用、维护保养离心泵通用技能；会判断离心泵气缚、气蚀等异常现象并掌握排除技能；能够根据工艺条件正确选择离心泵的类型及型号。
当合成器液位达到指定位置时，关闭压缩机出口阀门，切断压缩机电源，将贮气罐内余气放出。
11.利用真空系统输送流体操作技能训练：
（1）真空输送流体操作规程：
1）准备工作(开车前的检查)
2）检查电压是否正常、（示值不超过额定电压（380V）±5%）；电气开关和设备接地线是否正常。
3）实训任务：正确操作真空机组将原料罐内液体输送到合成器中并达到指定液位（400mm）。
然后打开阀门VA113、VA115，半开阀门VA120，流体在重力作用下从高位槽V101流向合成器V102，通过调节阀门VA115开度调节流量，转子流量计F101记录流量，控制合成器液位保持恒定。
13.合成器液位自动控制操作技能训练：
实训任务：应用离心泵（Ⅱ）电机频率调节将原料罐流体输送到合成器中并保持到指定液位（400mm）。
（2）离心泵停车操作:
1）逐渐关闭泵的出口阀门至全关。
2）当出口阀门全部关闭后停电机。
3）泵停止运转后关闭泵入口阀门。
8.离心泵串、并联操作技能训练：
（1）离心泵串联操作：
打开阀门VA153、VA146其余阀门全部关闭，调节离心泵（I）P103、离心泵（II）P102变频器频率为50（HZ）后启动二台离心泵变频器开关，打开阀门VA140，用电动调节阀VA145调节流量，打开阀门VA149。使流体形成从原料罐V105→泵P102→泵P103→电动调节阀VA145→涡轮流量计F105→原料罐V105的回路。
流体力学综合实验装置实验指导书
《三》实验管道中液流循环如下 (见实验装置)
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流体力学综合实验装置
1、实验台潜水泵供水到恒压水箱，水箱内液体分别由实验管 A（雷诺实验及沿 程阻力系数测定实验） 、实验管 B（伯努利方程实验） 、实验管 C(局部阻力系数测定实 验)、实验管 D 毕托管测流速、文丘里、孔板和毕托管实验) 经流量计流入辅助水箱， 再返回到供水水箱中循环使用。 2、雷诺实验：颜色水容器的颜色水径调节阀调节，进入实验管 A，随 A 管内的流 动水一起运动，显示有色的流线；经辅助水箱，辅助水箱排尽阀直接排入地沟； 3、实验中基准水平面的选取 用本实验装置做以上各项实验时，其基准水平面一律选择为工作台面板的上平面。 4、本实验指导书中各项实验所涉及的运算，均采用国际单位制。
《二》实验台参数
1、水泵：型号 HQB-4500；最大扬程：8m；最大流量：75L/min；额定功率 100W； 电源：单相～220V。 2、恒压水箱：长×宽×高=300×350×600； 3、实验管 A：管径内径 Φ14，长约 1.0 (m)，雷诺数实验管； 4、实验管 B：小管内径 Φ14，大管内径 Φ30，轴线高度差 70，总长约 1.0 (m)； 伯努利方程实验管； 5、实验管 C：管内径 Φ14，大管内径Φ30，总长约 1.0 (m)；突然扩大和突然缩 小阻力测定；毕托管的测定速实验和文丘里实验； 6、实验管 D：管内径 Φ14,沿程损失实验管，沿程损失计算长度 L=0.75 (m)； 7、实验管 E：管内径Φ14, 闸阀和弯头阻力实验管 8、实验台总尺寸：长×宽×高=1800×500×1700。
λ=64/Re
（2）对于水力滑管紊流流动可取
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流体力学综合实验装置
=
0.3164 5 < Re ( ) 10 Re1/4
工程流体力学实验指导书 含说明
流体力学实验说明1、每个班5人一组，每组选做2个实验；2、实验地点：东二楼老楼一楼流体力学实验室（进大门左手边）；3、各班班长节后与张维（150********）联系，确定实验时间及实验项目；4、实验完成后第八周由各班班长将实验报告上交至张维处。
（实验报告中只需写做过的两个试验）工程流体力学实验指导书与报告班级：_________________姓名：_________________华中科技大学船海学院性能实验室(一) 不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺里方程)实验一、实验目的要求1．验证流体恒定总流的能量方程；2．通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨，进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特性；3．掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验量测技能。
二、实验装置本实验的装置如图2．1所示。
说明本仪器测压管有两种：1．毕托管测压管(表2．1中标*的测压管)，用以测读毕托管探头对准点的总水头)2(2g u pZ H ++='γ，须注意一般下H ’与断面总水头)2(2gv p Z H ++=γ不同(因一般v u ≠)，它的水头线只能定性表示总水头变化趋势；2．普通测压管(表2．1未标*者)，用以定量量测测压管水头。
实验流量用阀13 调节，流量由体积时间法(量筒、秒表另备)、重量时间法(电子称另备)或电测法测量(以下实验类同)。
三、实验原理在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。
可以列出进口断面(1)至另一断面(i)的能量方程式(i=2，3，……，n)i i i i i hw gv a p Z g v a p Z ,122111122+++=++γγ取121====n a a a ，选好基准面，从已设置的各断面的测压管中读出γpZ +值，测出通过管路的流量，即可计算出断面平均流速v 及gav 22，从而即可得到各断面测管水头和总水头。
四、实验方法与步骤1．熟悉实验设备，分清哪些测管是普通测压管，哪些是毕托管测压管，以及两者功能的区别。
流体力学综合实验指导书
流体力学综合实验实验指导书第 1 页共13页流体力学综合实验一、实验目的1）能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验，测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图；2）能进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图；3）学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、C1000、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作；二、装置整体流程图：1－离心泵；2－进口压力变送器；3－铂热电阻（测量水温）；4－出口压力变送器；5－电气仪表控制箱；6－均压环；7－粗糙管；8－光滑管（离心泵实验中充当离心泵管路）；9－局部阻力管；10－管路选择球阀；11－涡轮流量计；12－局部阻力管上的闸阀；13－电动调节阀；14－差压变送器；15－水箱图1 实验装置流程示意图第 2 页共13页第 3 页 共 13页离心泵特性测定实验一、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。
1．扬程H 的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：f h gug p z H g u g p z ∑+++=+++2222222111ρρ （1－1）由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f h ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H gp p z z ρ1212)-+- 210(H H H ++=表值）（1－2） 式中： 120z z H -=，表示泵出口和进口间的位差，m ；和ρ——流体密度，kg/m 3 ； g ——重力加速度 m/s 2；p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ；H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。
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流体力学综合实验装置使用说明书
一、概述
本实验装置可以测定对比：粗糙直管、光滑管和阀门等阻力系数。
在实际生产中，许多过程都涉及到流体流动的内部细节，尤其是流体的流动阻力。
流体在流动过程中为克服流动阻力必定要消耗能量。
流体流动阻力产生根本的原因是流体具有粘性，流动时存在着内磨擦，而固定的管壁或其它形状固体壁面，促使流动流体的内部发生相对运动，为流体流动阻力的产生提供了条件，因此液体阻力的大小与流体的物性、流动状况及壁面等因素有关。
流体在流动系统中作定态流动时，流体在各截面上的流速、密度、压强等物理参数仅随位置而改变而不随时间而变。
二、设备性能及主要技术参数
1、该实验装置主要由：不锈钢离心泵、蓄水箱、光滑管、粗糙管、局部阻力管、压差传感器、空气—水倒置∪型管、转子流量计、阀门、实验台架及电控箱等组成。
2、光滑直管段：管径DN—0.010m、测量段管长L=1.4m，材质：不锈钢管。
3、粗糙直管段：管径 DN—0.012m、测量段管长L=1.4m，材质：不锈钢管，内装不锈钢螺旋丝。
4、局部阻力直管段:管径 DN—0.020m，测量段管长近点L=0.6m、远点L=1.2m，材质：不锈钢管。
5、LZB-25水转子流量计：流量范围 100～1000 l／h 和LZB-10水转子流量计：流量范围10～100 l／h
6、差压传感器：0-150Kpa,精度0.5。
由AI-501智能仪表显示压差阻力。
AI-501测量水温。
7、不锈钢离心泵参数:流量: 0-7.2m3／h，扬程: 20m，电机功率: 550W。
8、蓄水箱为不锈钢材质，容积约80L。
三、实验目的
1、掌握流体流经直管和阀门时的阻力损失和测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。
2、测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re的关系。
3、测定流体流经闸阀时的局部阻力系数 。
四、实验原理
a) 直管阻力与局部阻力实验：
流体阻力产生的根源是流体具有粘性，流动时存在内摩擦。
而壁的形状则促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生提供了条件，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。
流动阻力可分为直管阻力和局部阻
力。
流体在流动过程中要消耗能量以克服流动阻力。
因此，流动阻力的测定颇为重要。
从流程图可知水从贮槽由泵输出，经流量计计量后，再流经管道后回到水槽，循环利用。
改变流量并测定直管与管件的相应压差，即可测得流体流动阻力。
b) 直管阻力磨擦系数λ的测定
直管阻力是流体流经直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力损失h f 。
对于等直径水平直管段根据两测压点间的柏努利方程有：
g
u d l g P h f 22
∙
∙==λρΔ 2
2lu
P
d ρλΔ=
式中：l — 直管长度（m ）
d — 管内径 （m ）
ΔP — 流体流经直管的压强降（Pa ） u — 流体截面平均流速（m/s ） ρ— 流体密度（kg/m 3）
由式（1 - 1）可知，欲测定λ，需知道I 、d 、（P 1 - P 2）、u 、ρ等。
1）若测得流体温度，则可查得流体的ρ值。
2）若测得流量，则由管径可计算流速u 。
两测压点间的压降ΔP ，可由仪表直接读数。
c) 局部阻力系数ζ的测定
局部阻力主要是由于流体流经管路中管件、阀门局部位置时所引起的阻力损失，在局部阻力件左右两侧的测压点间列柏努利方程有：
2
2u P
h f ∙=∆='ζρ （1-4）
即： 2
2u P
ρζ∆=
式中： ζ — 局部阻力系数 ΔP — 局部阻力压强降（Pa ）
式（1 — 4）中ρ、u 、ΔP 等的测定同直管阻力测定方法。
ρ
ρ22
22121122p u gz p u gz ++=++
五、实验流程图
a)、实验流程
实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，转子流量计和压差传感器等所组成的。
管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。
测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(球阀)；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁装有不锈钢螺旋丝的不锈钢管。
水的流量使用转子流量计测量，管路和管件的阻力采用压差传感器和空气—水倒置∪型管测量。
六、实验步骤
1、泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源开关，打开仪表电源开关，按下启动按钮启动离心泵。
2、实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流动5－10min。
3、排气：将实验管路和测压管中的空气排尽。
再进行阻力测定实验。
4、流量调节：开启管路出口阀，调节流量，让流量从10到1000L/h范围内变化，建
议流量从大到小变化。
每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值，大流量用差压传感器读取数据，小流量用空气—水倒置∪型管读取数据。
然后用
同样方法做其他管路实验。
5、计算：装置确定时，根据P ∆和u 的实验测定值，可计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数Re=du ρ/μ=Au ，其中A 为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列λ～Re 的实验点，从而绘出λ～Re 曲线。
6、实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，将装置中的水排放干净。
七、注意事项
1、开机通电前请注意接地，防止漏电。
2、在启动离心泵前，要确保电源的正确，确保不缺相，离心泵缺相不会运转，且会烧毁离心泵。
3、在启动离心泵前，要确保离心泵转向的正确，否则长时间反向运转会损坏离心泵。
4、在做流体阻力实验时，要排尽管路里的气泡。
5、在开、关各阀门时，须缓开慢关。
八、实验数据处理
根据根据2
2u
P
ρζ∆=，绘出ζ ～Re 曲线。